Магнитно-резонансная томография

Размещено на http://www.allbest.ru/

Магнитно-резонансная томография (МРТ): принцип работы и основные элементы

магнитная резонансная томография

Магнитно-резонансная томография (МРТ) является одним из наиболее динамично развивающихся методов лучевой диагностики. Важнейшим преимуществом МРТ по сравнению с другими диагностическими методами является отсутствие ионизирующего излучения и, как следствие, полное исключение эффектов канцеро- и мутагенеза. МРТ обладает высокой мягко-тканной контрастностью и позволяет проводить исследование в любых плоскостях с учетом анатомических особенностей тела пациента, а при необходимости - получать трехмерные изображения для точной оценки распространенности патологического процесса. Более того, МРТ является единственным методом неинвазивной диагностики, обладающим высокой чувствительностью и специфичностью при выявлении отека и инфильтрации костной ткани. Развитие МР-спектроскопии и диффузионной МРТ, а также создание новых органотропных контрастных препаратов является основой развития «молекулярной визуализации» и позволяет проводить гистохимические исследовании in vivo.

Человеческое тело состоит приблизительно на 70% из воды. Протоны водорода входящие в состав воды похожи на маленькие магниты и в норме расположены хаотически.

При размещении тела в магнитном поле часть этих «магнитов» (протонов водорода) выстраивается вдоль вектора магнитного поля. Ученые рассчитали, что если подавать радиосигналы с определенной частотой, то протоны водорода приходят в резонансное движение (начинают одновременно вращаться вокруг собственной оси в разных плоскостях), а при возвращении в прежнее состояние испускают радио волны, которые можно принять специальными антеннами (катушками).

Такие процессы происходят и в обычной жизни. Тело человека непрерывно излучает радио волны, находясь в постоянном магнитном поле земли, и в принципе МРТ исследование можно было бы делать без использования дорогостоящей аппаратуры, но «шумы» (помехи) от различных излучателей, которые окружают нас в обыденной жизни, не позволяют этого сделать, а магнитное поле земли слишком мало для качественного выполнения исследования.

Поэтому для проведения исследования пациента изолируют от всех остальных источников радиосигналов, чтобы максимально ослабить влияние помех. Его помещают в мощное, но безвредное для человека магнитное поле. Затем, используя очень чувствительные антенны радиосигнал принимают, обрабатывают сверхскоростным компьютером и получают изображение. Оно отражает распределение радиосигналов клеток человеческого тела в различных плоскостях и соотношениях. Такое изображение в медицине принято называть томограммой.

Отсюда становится ясно, для каких органов предпочтительнее МРТ исследование, а именно для органов, где больше всего воды: головной мозг, спинной мозг, мягкотканые структуры позвоночника (диски, связки, нервные корешки, межпозвоночные суставы), крупные суставы (коленный, плечевой, височно-нижнечелюстной и т.д.).

Нормальные клетки органов и тканей, не пораженных болезненным процессом, имеют один уровень сигнала. «Больные» клетки - это всегда другой, измененный сигнал в той или иной степени. На изображении измененные патологическим процессом участки тканей и органов выглядят иначе, чем здоровые. Это и есть основа МРТ-диагностики, главная задача которой заключается в получении максимально информативного изображения быстро и качественно, с комфортом для пациента.

Первые томографы имели индукцию магнитного поля 0,005 Тл, однако качество изображений, полученных на них, было низким. Современные томографы имеют мощные источники сильного магнитного поля. В качестве таких источников применяются как электромагниты (до 9,4 Тл), так и постоянные магниты (до 0,7 Тл). При этом, так как поле должно быть весьма сильным, применяются сверхпроводящие электромагниты, работающие в жидком гелии, а постоянные магниты пригодны только очень мощные, неодимовые. Магнитно-резонансный «отклик» тканей в МР-томографах на постоянных магнитах слабее, чем у электромагнитных, поэтому область применения постоянных магнитов ограничена. Для определения расположения сигнала в пространстве, помимо постоянного магнита в МР-томографе, которым может быть электромагнит, либо постоянный магнит, используются градиентные катушки, добавляющие к общему однородному магнитному полю градиентное магнитное возмущение. Это обеспечивает локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса и точное соотношение исследуемой области и полученных данных. Действие градиента, обеспечивающего выбор среза, обеспечивает селективное возбуждение протонов именно в нужной области. Мощность и скорость действия градиентных усилителей относится к одним из наиболее важных показателей магнитно-резонансного томографа. От них во многом зависит быстродействие, разрешающая способность и соотношение сигнал/шум [1].

Проведение в целях достоверной диагностики МРТ с напряженностью магнитного поля 1.5 Тесла - принятый международный стандарт. В современных европейских клиниках функционируют исключительно томографы 1.5 - 3.0 Тесла, которые позволяют проводить наиболее широкий спектр исследований всех областей тела человека, включающий функциональные исследования, ангиографию. Детальное изображение, полученное путем МРТ, позволяет врачам выявлять мельчайшие признаки заболевания. С помощью МРТ 1.5 Тесла можно получить изображение практически всех тканей тела, проводить исследование в любых плоскостях, а при необходимости - получать трехмерные изображения для точной оценки взаиморасположения различных структур.

Так как метод магнитно-резонансной томографии не несет лучевой нагрузки, он является абсолютно безвредным для организма человека и дает возможность повторять исследования настолько часто, насколько требуется в каждой конкретной ситуации. При сканировании большинства областей тела голова пациента находится вне магнита. Никаких болевых ощущений пациент при исследовании не испытывает [2].

Любой МРТ томограф состоит из:

основного магнита;

магнитных градиентов;

генератора (передатчика) радиоимпульсов;

приемника радиоимпульсов;

систем сбора и обработки данных;

систем энергоснабжения и охлаждения.

Принципиальная схема и типы МРТ томографа

Сигнал в приемной катушке (т.е. качество и быстрота получения изображения на томограммах) в значительной степени зависит от магнитной индукции (силы магнита).

Было предложено классифицировать все ЯМР томографы по силе создаваемого магнитного поля.

Существует 5 типов МРТ аппаратов:

ультранизкие томографы - ниже 0,1 Тл;

низкие томографы - от 0,1 до 0,5 Тл;

средние томографы - от 0,5 до 1 Тл;

высокие томографы - от 1 до 2 Тл;

ультравысокие томографы - свыше 2 Тл.

Типы МРТ аппаратов по виду используемых магнитов:

Магнит в ЯМР томографе может быть постоянным, резистивным электрическим и сверхпроводящим электрическим.

Постоянные магниты в МРТ аппаратах изготавливают из ферромагнитных сплавов.

Ориентация магнитного поля обычно вертикальная. Магниты ЯМР томографов не требуют затрат электроэнергии и охлаждения.

Величина индукции магнитного поля находится в пределах 0,2-- 0,3 Тл.

Интерес к постоянным магнитам в последнее время сильно возрос. Это связано с тем, что постоянные магниты томографов легко конфигурируются по МРТ открытого типа, т. е. обеспечивают доступ к больному и уменьшают клаустрофобию.

Резистивный электромагнит томографа представляет собой соленоид из медной или железной проволоки. Охлаждается водой.

Создаваемые МРТ аппаратом магнитные поля лежат в пределах 0,2--0,4 Тл, ориентация поля - вдоль отверстия соленоида.

Все современные резистивные электромагниты делают открытыми для применения в открытых МРТ аппаратах. Интерес к ним в последнее время падает, так как содержание ЯМР томографов на их основе дороже, чем на магнитах постоянного типа.

Сверхпроводящие электромагниты в ЯМР томографах представляют собой соленоид из ниобий-титанового сплава, который при охлаждении жидким гелием до -269°С (4 К) не имеет электрического сопротивления. Создаваемые МРТ аппаратом магнитные поля находятся в пределах от 0,35 до 4 Тл.

Поле высокой напряженности, очевидно, служит большим достоинством сверхпроводящих магнитов. В последние годы удалось сконструировать открытые сверхпроводящие магниты для открытых МРТ аппаратов.

Недостатком сверхпроводящих магнитов, используемых в ЯМР томографах, помимо высокой стоимости, является необходимость охлаждения жидким гелием [3].

Компьютер в магнитно-резонансном томографе выполняет многие функции:

управление системой;

быстрое преобразование Фурье;

обработку изображения;

получения томограмм (снимков МРТ) [4].

Метод магнитно-резонансной томографии МРТ создает возможность визуализировать на экране дисплея, а затем и на рентгеновской пленке срезы черепа и головного мозга, позвоночного столба и спинного мозга. Информация позволяет дифференцировать серое и белое вещество мозга, судить о состоянии его желудочковой системы, субарахноидального пространства, выявлять многие формы патологии, в частности объемные процессы в мозге, зоны демиелинизации, очаги воспаления и отека, гидроцефалию, травматические поражения, гематомы, абсцессы, очаги проявления нарушений мозгового кровообращения по ишемическому и геморрагическому типу, кстати, ишемические очаги в мозге могут быть выявлены в гиподенсивной форме уже через 2--4 ч после инсульта.

Немаловажным преимуществом магнитно-резонансной томографии МРТ перед КТ является возможность получения изображения в любой проекции: аксиальной, фронтальной, сагиттальной. Это позволяет визуализировать позвоночный канал, выявить невриному слухового нерва в полости внутреннего слухового прохода, опухоль гипофиза, субдуральную гематому в подостром периоде, даже в тех случаях, когда на КТ она не визуализируется.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) стала основным методом выявления некоторых форм аномалий: аномалии мозолистого тела, аномалии Арнольда--Киари, очаги демиелинизации в паравентрикулярном и других отделах белого вещества мозга при рассеянном склерозе.

На магнитно-резонансной томографии (МРТ) раньше, чем на компьютерной томографии (КТ), выявляются очаги ишемии мозга, при этом их можно выявить в стволе мозга, в мозжечке, в височной доле.

Важная роль отводится магнитно-резонансной томографии (МРТ) при выяснении причин деменции (приобретённое слабоумие). В то же время изменения мозговой ткани зачастую неспецифичны и подчас сложно дифференцировать, например, очаги ишемии и демиелинизации.

Ценная информация выявляется на MP-томограммах позвоночника, особенно на сагиттальных срезах. При этом визуализируются структурные проявления остеохондроза, в частности состояние позвонков и связочного аппарата, межпозвонковых дисков, их пролабирование и воздействие на твердую мозговую оболочку, спинной мозг, конский хвост, визуализируются также внутрипозвоночные новообразования, проявления гидромиелии, гематомиелии и многие другие патологические процессы.

Диагностический потенциал магнитно-резонансной томографии (МРТ) можно повысить предварительным введением некоторых контрастных веществ. В качестве вводимого в кровяное русло контрастного вещества обычно применяется элемент из группы редкоземельных металлов -- гадолиний, обладающий свойствами парамагнетика, вводится внутривенно.

Преимущество магнитно-резонансной томографии (МРТ) перед компьютерной томографией (КТ) наиболее очевидно при исследовании тех отделов нервной системы, изображение которых нельзя получить с помощью КТ из-за перекрытия исследуемой мозговой ткани прилежащими костными структурами. Кроме того, при магнитно-резонансной томографии (МРТ) можно различать недоступные КТ изменения плотности ткани мозга, белое и серое вещество, выявлять поражение ткани мозга при рассеянном склерозе и пр.

При магнитно-резонансной томографии (МРТ) больной не подвергается ионизирующему облучению. Вместе с тем для применения магнитно-резонансной томографии (МРТ) есть некоторые ограничения. Так, магнитно-резонансная томография (МРТ) противопоказана при наличии в полости черепа металлических инородных тел, так как существует опасность их смещения под действием магнитного поля и, следовательно, дополнительного повреждения близлежащих структур головного мозга. Противопоказана магнитно-резонансная томография (МРТ) при наличии у больных наружного водителя ритма, беременности, выраженной клаустрофобии (боязни пребывания в тесном помещении). Осложняет применение МРТ-обследования его длительность (30--60 мин), в течении которого пациент должен находиться в неподвижном состоянии.

Показания к магнитно-резонансной томографии (МРТ)

Показания к магнитно-резонансной томографии (МРТ) и подготовку к исследованию смотрите в соответствующих разделах:

МРТ головного мозга или гипофиза

МРТ сосудов головного мозга ангиопрограмма артериальная

МРТ сосудов головного мозга ангиопрограмма венозная

МРТ- миелограмма

МРТ спинного мозга и позвоночника: шейного отдела позвоночника

МРТ сосудов шеи (экстракраниальная артериальная или венозная программа)

МРТ спинного мозга и позвоночника: грудного отдела

МРТ спинного мозга и позвоночника: пояснично-крестцового отдела

МРТ надпочечников

МРТ одного сустава, МРТ локтевого сустава, МРТ коленного сустава

МРТ головного мозга или спинного мозга(включая краниовертебральный переход) с наркозом

МРТ брюшной полости

МРТ органов малого таза

Противопоказания к магнитно-резонансной томографии (МРТ)

Абсолютные противопоказания к магнитно-резонансной томографии (МРТ):

Металлическое инородное тело в глазнице,

Внутричерепные аневризмы, клипированные ферромагнитным материалом,

Наличие в теле электронных приспособлений (кардиостимулятор, например),

Гемопоэтическая анемия (при контрастировании).

Относительные противопоказания к магнитно-резонансной томографии (МРТ):

Наружный водитель ритма,

тяжелая клаустрофобия или неадекватное поведение,

беременность (относительным противопоказанием МРТ является беременность до 12 недель, поскольку на данный момент собрано недостаточное количество доказательств отсутствия тератогенного эффекта магнитного поля),

внутричерепные аневризмы, клипированные неферромагнитным материалом,

металлические протезы, клипсы или осколки в не сканируемых органах,

невозможность сохранять подвижность вследствие сильной боли,

татуировки с содержанием металлических соединений,

состояние алкогольного или наркотического опьянения

Список использованной литературы

Галкин, Л.П., Введение в лучевую диагностику. Метод. пособие для студентов / Л.П. Галкин, А.М. Переплетчиков. - Гомель, 1996. - 312 с.

Коновалов, А.Н. МРТ диагностика. / А.Н. Коновалов. - М., 2003. - 110 с.

Мэнсфилд, П. Быстрая магнитно-резонансная томография / П. Мэнсфилд. - 2005. С. 41-47.

Приходько, А.Б. Лучевая диагностика гастроэнтерологии, остеологии, урологии. - «Лекции для студентов» / А.Б. Приходько. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. - 48 с.

Размещено на Allbest.ru